专利名称：光学镜片透射比测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量镜片透射比的装置，特别是关于快速、准确测量光学镜片透光比的装置。
背景技术：
近视或远视的视力矫正、眼睛防护眼镜等产品的镜片质量，关系到使用者的健康保护，国家和行业对各种光学镜片的透光性能有较高要求。目前用于测量透光比的方法和装置归纳为三类，其一是直接测量，即用一间隔波长的光，一区段一区段地在280nm-780nm波段内测出被检样品的光透射比；其二是用分光光度计测量平光样品在280nm-780nm波段范围内的光谱透射比；其三是利用特定的光源和滤色片来得到紫外波段的测量光束，通过照射被测样品，快速判断样品在这一波段的透射比。上述第一、二类光学镜片透射比测量装置和方法，符合光学镜片透射比国家和行业标准的规定，检测结果准确，但检测仪器价格很高，使用成本高，且检测速度慢，很难在光学镜片生产销售现场配置和使用。第三类由于特定光源条件限制，不能准确和定量测量光学镜片的透射比，只能用于定性测量，因此以上三类的装置和方法在光学镜片生产和销售现场无法使用，因而无法确保镜片的质量。CN1375690A公开了一种测量光透射率的方法和设备，它虽然能够测量折射光焦度的光学透镜的光透射比，但不能实现精确测量，且仍采用干涉滤光器在有限波段内一区段一区段地测量，检测费时，速度慢的问题仍未解决，在生产和销售现场无法使用。CN1357845A公开了一种光电耦合器件成象边缘检测计算方法，表明光电耦合器件成象技术已趋向完善，为本发明构思提供基本理论基础。

发明内容
本发明的目的针对上述镜片透射比测量装置所存在的问题，设计一种能迅速准确测量镜片透射比的仪器，提供生产和销售现场使用，以控制和稳定光学镜片的质量。
本发明采用的技术方案是光学镜片透射比测量装置，它包括一标准光源，一信号放大器，AD采样器，计算机和显示器，其特征是在标准光源的光输出端设窄缝光栅，在窄缝光栅的光输出端设分光棱镜，在分光棱镜的光输出端设光电耦合器CCD，信号放大器输入端与光电耦合器CCD的电信号输出端相连。
本发明的理论基础是线阵光电耦合器CCD(以下简称CCD)对各种波长的光都有感应，CCD上众多象素中的每一个象素对接收的光波都能进行分辩，应用棱镜将光源全波的光谱分解成按波长的长短顺序排列的一条彩色光带投射到CCD的不同位置上，由于CCD能接收和区分接收到不同波长光的强弱，并按照此不同波长顺序及其强弱转换成相对应的电信号，此电信号可通过数字化处理，由计算机处理求得各种不同的光透射比。
本发明测量光学镜片透射比的原理是标准光源发出了包括280nm-780nm波长范围的全波段光谱，它通过窄缝光栅变为一条很窄的细长光投影到三棱镜上，通过三棱镜的折射作用将此全波段的光分解为按波长长短顺次排列的不同彩色带状光条，以自上而下依次为红、橙、黄、绿、兰、青、紫、紫外等顺序投射到CCD自上而下的不同位置。由于线阵CCD一般都有2000-5000个像素，每个像素之间的距离一般在10nm左右，这样通过选择不同像素，即能分辩不同波长在CCD上的照射强度，因此可将CCD上全部像素收到的光信号变为电信号，经过信号放大，AD采样，计算机按设定的程序进行处理，输出测量结果。
由于本发明所应用的线阵CCD光电耦合器像素众多，而且每个象素都能单独分辩所接收到的光信号强弱，因此它对光波的分辩率很强。让其接收自250-900nm的光波，则每1nm的光波平均有CCD上的3个像素，完全能满足国家有关标准和规范要求，即波长误差不超过±1nm，区分可见光380nm-780nm波段、中波紫外B 280nm-315nm波段，长波紫外A315nm-380nm波段。也能以取样间隔不超过10nm、5nm的要求分段进行检测。本发明检测装置中的计算机能进行加权积分和校准，具有按编制的程序自动快速准确的运算功能，运算结果实时显示于显示屏上。


图1为本发明结构示意框图。
图2为测量光学镜片状态示意图。
图3为本发明的一种实施例示意图。
图4为另一种实施例示意图。
图5为镜片分析仪示意图。
图6为镜片仪中透射比计光路示意图。
上述图中，1为标准光源，2为窄缝光栅，3为分光棱镜，4为线阵光电CCD，5为电信号放大器，6为AD采样电路，7为单片机电路，8为输出显示器，9为待测镜片，11为显示屏，12为功能指示框，13为动能拨键，14为镜片插入口开关，15为镜片插入口，16为机座，17为镜片支座(焦度计)，18为透射比计盒，19为反射镜I，20为反射镜II具体实施方式
和实施例简述以下结合

本发明的结构，测量和计算方法。
如图1所示，标准光源1为包括280nm-780nm波长的全波段光谱，窄缝光栅2为窄缝衍射光栅，分光棱镜3使包括280nm-780m波长的全波段光进行分光，线阵光电耦合器4选用APD3734ACY，电信号放大器5选用LM318，AD采样电路6选用TLC5510，单片机7选用TMS320F240，输出显示器选用LMBGAN32S48CK时，即可组装成如图3或图4所示的装置。
如图2所示，当在标准光源1和窄缝光栅2之间放入被测光学镜片9时，如被测镜片能阻挡紫外光，则通过棱镜的光带少了下面紫外那部分，测量装置通过计算即得到光透射比τV，太阳紫外A波段透射比τSUVA和太阳紫外B波段透射比τSUVB等检测结果。
透过物体的光通量与入射光通量之比定义为光学镜片的光透射比。
1、光学透镜的光透射比按以下公式计算 2、紫外波A(315nm-380nm光谱区)平均透射比按下式计算τUVA=1(380-315)nm·∫315nm380nmτ(λ)·dλ×100%····(2)]]>
3、太阳紫外A(315nm-380nm)波段透射比τ(λ)与ESλ(λ)和S(λ)的加权平均透射比按下式计算τSUVA=∫315nm380nmτ(λ)·&Egr;Sλ(λ)·S(λ)·dλ∫315nm380nm&Egr;Sλ(λ)·S(λ)·dλ×100%······(3)]]>4、太阳紫外B(280nm-315nm)波段的光谱透射比τ(λ)与ESλ(λ)和S(λ)的加权平均透射比按下式计算τSUVB=∫280nm315nmτ(λ)·&Egr;Sλ(λ)·V(λ)·S(λ)·dλ∫280nm315nm&Egr;Sλ(λ)·S(λ)·dλ×100%······(4)]]>τ(λ)-镜片的光谱透射比V(λ)-日光下平均人眼光谱光视效率函数(ISO/CIE10527中定义)SD65λ(λ)-标准光源D65的光谱分布函数(ISO/CIE10526中定义)ESλ(λ)-太阳辐射的光谱分布函数S(λ)紫外辐射的相对光谱效率函数实施例1、光学镜片透射率计，280nm-780nm光源窄缝光栅和分光棱镜2000个像素CCD光电耦合器，配以8位数单片机和数码管显示组成全波段的平均透射比或紫外波段的平均透射比计，适于销售商店使用。
实施例2(如图3和图4所示)、中高档光学镜片透射比计，选用280nm-780nm标准光源、窄缝光栅和分光棱镜、线阵CCD光电耦合器、配TMS320F240单片机、显象管或液晶显示屏，用于测量光透射比τv，太阳紫外A的加权平均透射比τSUVA和太阳紫外B的加权平均透射比τSUVB，还可通过按键13输入光谱范围，显示该光谱范围的平均透射比，此外还可显示全光谱范围内的透射比曲线，同时可配置打印机，打印输出数据和曲线。图3为立式镜片透射比计，图4为卧式镜片透射比计。图中显示屏11可为显象管或液晶显示屏，功能显示框12，功能拨键13，显示所要测试的项目如τv或其他。镜片插入口开关14按下时，即可将被测镜片放入，自动进入测量光路中进行测试。光源、光栅、棱镜和CCD传感器封闭在机座16的测量光路分镜中。
实施例3、镜片分析仪，将镜片透射比计和和焦度计结合起来，组成镜片分析仪，图5所示，除了能检测光学镜的各种透射比，还能检测镜片的各项屈光度参数——球镜度(近视，老花参数)和柱镜度(散光参数)等，完成对光学眼睛片各种性能的综合检测。
分析仪中计算机7、显示屏11、功能指示框12、功能按键13、机座16为焦度计和透射比计共用。
由于镜片分析仪结构紧凑尺寸小，使分光棱镜与CCD间距离较短，为使CCD光电耦合器4的分光光带有足够高度，保证检测的透射比精度，将使用反光镜I和反光镜II(图6中19和20来扩散分光带高度)。
权利要求
1.光学镜片透射比测量装置，它包括一标准光源(1)、一信号放大器(5)、AD采样器(6)、计算机(7)和显示器(8)。其特征是在标准光源(1)的光输出端设窄缝光栅(2)，在窄缝光栅(2)的光输出端设分光棱镜(3)，在分光棱镜的光输出端设光电耦合器CCD(4)，信号放大器(5)输入端与光电耦合器CCD(4)的电信号输出端相连。
2.如权利要求1所述的光学镜片透射比测量装置，其特征是标准光源(1)发出包括280nm-780nm波长范围的全波段光谱。分光棱镜(3)为包括280nm-780nm全波段分光棱镜。
3.如权利要求1所述的光学镜片透射比测量装置，其特征是光电耦合器(4)为线阵CCD光电耦合器，含2000-5000个像素，每个像素之间的距离在10μm左右。
4.如权利要求1所述的光学镜片透射比测量装置，其特征是光学镜片透射比计由280-780nm光源(1)、窄缝光栅(2)、分光棱镜(3)、2000以上个像素CCD光电耦合器，配以8位数单片机和数码管显示所组成。
5.如权利要求1所述的光学镜片透射比测量装置，其特征是光学镜片透射比计由280-780nm标准光源(1)、窄缝光栅(2)和分光棱镜(3)、线阵CCD光电耦合器，配TM单片机和显示屏组成。
6如权利要求5所述的光学镜片透射比测量装置，其特征是立式光学镜片透射比计还包括机座(16)、镜片插入口(15)、镜片插入口开关(14)、功能按键(13)、功能显示框(12)和显示屏(11)。
7.如权利要求5所述的光学镜片透射比测量装置，其特征在于卧式光学镜片透射比计还包括机座(16)、镜片插入口(15)、镜片插入口开关(14)、功能按键(13)、功能显示框(12)和显示屏(11)。
8.如权利要求1所述的光学镜片透射比测量装置，其特征是镜片分析仪由镜片透射比计和焦度计结合组成，其中显示屏(11)、功能指示框(12)、功能按键(13)和机座(16)为焦度计和透射比计共用。
9.如权利要求1或8所述的光学镜片透射比测量装置，其特征是在分光棱镜(3)与CCD光电耦合器(4)之间设反光镜(19)、(20)。
全文摘要
光学镜片透射比测量装置，它包括标准光源(1)、信号放大器(5)、AD采样管(6)、计算机(7)和显示器，其特征是在标准光源(1)的光输出端设有由窄缝光栅(2)、分光棱镜(3)和光电耦合器CCD组成的光电转换器。电信号以AD采样，计算机处理后由显示屏或打印机输出。本发明能开发多种符合国家和行业标准规定的光学镜片检测装置，能准确、即时、快速、直接检测光学镜片，而且价格较低，一般眼镜商店和生产现场买得起，用得上，为广大消费者配上合适的眼镜，保护广大群众眼睛安全健康。
文档编号G01J3/28GK1519558SQ0311512
公开日2004年8月11日 申请日期2003年1月20日 优先权日2003年1月20日
发明者黄建华 申请人:宁波市二轻工业研究设计院